2022年第二季度，頭豹研究院對光伏背板行業(yè)發(fā)展趨勢分析進(jìn)行了深入調(diào)研，并發(fā)布《光伏背板行業(yè)發(fā)展趨勢分析報(bào)告》，本報(bào)告旨在分析中國光伏背板行業(yè)市場環(huán)境，對光伏背板關(guān)鍵性能進(jìn)行剖析，以及對光伏背板行業(yè)未來發(fā)展趨勢分析。
核心摘要：
光伏背板廣泛應(yīng)用于太陽能電池(光伏)組件，在國家政策的整體推動下，光伏產(chǎn)業(yè)進(jìn)入爆發(fā)式增長階段，同時將帶動背板行業(yè)的快速發(fā)展與規(guī)模擴(kuò)張。目前背板行業(yè)整體呈現(xiàn)，含氟背板為主，玻璃背板為輔，非氟背板較少的市場格局。近年光伏背板行業(yè)毛利率具有顯著的下降趨勢，行業(yè)頭部5家企業(yè)最低已降至10%以下，主要由原材料成本上漲導(dǎo)致，企業(yè)積極采取應(yīng)對措施，趨勢或?qū)⒌玫骄徑狻?/p>
光伏背板定義與分類
光伏背板廣泛應(yīng)用于太陽能電池(光伏)組件，根據(jù)材料分類可主要分為含氟、非氟與玻璃背板。
光伏背板行業(yè)現(xiàn)狀分析
光伏背板行業(yè)呈現(xiàn)，含氟背板為主，玻璃背板為輔，非氟背板較少的市場格局。
含氟背板由于其良好的產(chǎn)品效果與較長的使用壽命，持續(xù)被行業(yè)認(rèn)可為主流選擇，但考慮到發(fā)電效率、成本、與環(huán)保等因素，導(dǎo)致市場占比呈下降趨勢;玻璃背板采用無機(jī)材料玻璃，具備較好的耐候性與阻隔性，雙面玻璃亦可增加組件的機(jī)械性能，且材料易回收，但整體的制作、運(yùn)輸、安裝與運(yùn)維具備一定難度，且實(shí)用效果還需進(jìn)一步驗(yàn)證，目前市場需求呈增長態(tài)勢，但與含氟背板的市場占比尚有較大距離。
非氟背板雖然容易回收或處理，但其材料本身特性存在明顯劣勢，較難實(shí)現(xiàn)長期的有效運(yùn)行,不是行業(yè)的最佳選擇，市場占比長期難以提升。
光伏背板行業(yè)毛利率具有顯著的下降趨勢,行業(yè)頭部企業(yè)毛利率大都降至10%~20%，2022上半年行業(yè)毛利有所回升。
原材料氟樹脂和聚酯PET的成本上漲是導(dǎo)致2021年背板毛利下降的最主要原因，供給端受疫情與國際局勢影響,導(dǎo)致供給體量下降，油價上升;需求端受鋰電池和光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶動，氟樹脂需求持續(xù)走高。供需失衡導(dǎo)致原材料大幅上漲,特別鋰電池行業(yè)對PVDF樹脂的需求急劇上升導(dǎo)致其價格狂漲,導(dǎo)致背板行業(yè)毛利下降;原材料硅的成本上漲也是重要因素之一,硅材料價格上漲導(dǎo)致整個光伏組件整體成本上升,對于背板的價格空間產(chǎn)生壓縮,間接導(dǎo)致背板毛利下降,且較為顯著。
針對毛利率下降趨勢,業(yè)內(nèi)采取提高國產(chǎn)化率,降低氟材料用量等方式進(jìn)行規(guī)避;同時隨產(chǎn)業(yè)鏈逐步完善,產(chǎn)量提升,疫情等影響逐漸消退,原材料價格也將回落。
光伏背板關(guān)鍵性能剖析-耐候性
耐候性包括耐高低溫、耐濕熱、耐紫外、耐溫差變化等，以保證光伏組件可靠且長久的高效運(yùn)行。
光伏組件常鋪設(shè)在氣候相對惡劣的環(huán)境下長期承受顯著的老化應(yīng)力，包括來自紫外線、極端溫度、顯著溫差、冷熱應(yīng)力和高濕度等的環(huán)境應(yīng)力;光伏背板作為保護(hù)組件的最外層材料，對電池片、EVA膠膜等材料的侵蝕起到絕緣保護(hù)作用，也是長期保證光伏組件的光電轉(zhuǎn)換效率的關(guān)鍵;具備高耐候性對組件長期戶外服役極為重要，需耐濕熱、耐紫外、耐高低溫、耐環(huán)境腐蝕;針對光伏背板的耐候性，不同材質(zhì)背板表現(xiàn)差異較大，通常需要綜合考慮壽命、制造成本、回收、以及替換成本，以滿足應(yīng)用端的綜合需求，做到更低的度電成本。
光伏市場近年來在高溫氣候地區(qū)和屋頂市場的增設(shè)數(shù)量尤其迅猛，同時為滿足光伏光轉(zhuǎn)電的效率，鋪設(shè)環(huán)境通常具備高溫與大量日曬的特征，對于背板材料的耐候性需求體量較大，且要求在逐步提升。
極端環(huán)境中，特別在高溫和紫外光照射共同作用下，材料的降解速率明顯增加。背板的老化會有多種形式，包括開裂、起泡、粉化等，最終會導(dǎo)致背板的保護(hù)等作用失效。
背板失效后，電池片易腐蝕、移位或脫落，影響組件整體的光電轉(zhuǎn)化效率，嚴(yán)重的會導(dǎo)致光伏組件失效，且造成一定的安全風(fēng)險(xiǎn)。而背板失效的替換也會帶來相當(dāng)?shù)某杀荆瑢Χ入姵杀井a(chǎn)生明顯的負(fù)面影響。
光伏背板耐候性-案例拆解
背板耐候性差會對光伏組件產(chǎn)生顯著的負(fù)面影響，非氟背板相對表現(xiàn)較弱，含氟背板表現(xiàn)廣受業(yè)界認(rèn)可。
耐候性作為光伏背板最值得關(guān)注的性能之一，對光伏組件的效率與壽命具有顯著影響;PET、PA背板為主的非氟背板，耐候性相對較弱，在苛刻環(huán)境或應(yīng)用場景下風(fēng)險(xiǎn)較大。而光伏組件大面積安裝在中國中部、西北部的荒漠環(huán)境中，具有紫外強(qiáng)、溫度高、溫差大、等環(huán)境特點(diǎn)。若采用PET等非氟背板，出現(xiàn)開裂、氣泡、發(fā)黃、粉化等老化損毀情況較多。對光伏組件的使用壽命產(chǎn)生影響，造成組件效率的降低以及維修替換成本的增加;非氟背板由于耐候性較弱的特點(diǎn)，在光伏廣泛安裝在極端環(huán)境下，綜合度電成本相對較高。
不同材質(zhì)的光伏背板由于其耐候性的差異，平均使用壽命具有較大差異，耐候性較差的背板通常超過一定年限即出現(xiàn)開裂等老化現(xiàn)象，影響光伏組件的使用壽命;在使用壽命方面：戶外實(shí)際案例顯示，PA背板4~6年左右開始大量開裂;PVDF在5`7年左右開始部分開裂，或可堅(jiān)持到10年以上。常用背板的預(yù)計(jì)使用壽命集中在5~15年區(qū)間，唯有PVF背板的壽命顯著區(qū)別于其他，可以達(dá)到35年甚至更久;含氟背板的性能與壽命背后也涉及到成本與回收等問題，目前應(yīng)用端對含氟背板的看法尚未達(dá)成統(tǒng)一。
光伏背板關(guān)鍵性能剖析-機(jī)械性能
背板起到重要的保護(hù)作用，良好的機(jī)械性能可保證光伏組件在戶外綜合老化應(yīng)力長期作用下，耐久且高效的運(yùn)行。
光伏組件長期戶外運(yùn)行，過程中會產(chǎn)生包括材料脫層、功率衰減及零部件老化等問題;出現(xiàn)此類狀況的根源在于背板的機(jī)械性能，如拉抻強(qiáng)度下降導(dǎo)致材料脫層、疲勞強(qiáng)度下降加速老化;光伏組件戶外使用環(huán)境錯綜復(fù)雜，背板材料在風(fēng)沙、酷寒等環(huán)境作用下會產(chǎn)生由外力作用導(dǎo)致的老化，導(dǎo)致機(jī)械性能下降。
由于光伏地面電站大多建在高山、高原和沙漠地區(qū)，此類地區(qū)氣候產(chǎn)生的外力作用對背板機(jī)械性能影響大，對組件的耐磨性和疲勞強(qiáng)度提出考驗(yàn)。
背板開裂、磨損、劃傷會增大背板的水汽透過率，加速光伏組件內(nèi)部電路腐蝕，長期導(dǎo)致光伏組件嚴(yán)重喪失發(fā)電性能，甚至徹底失效;背板的變形、開裂、鼓包將導(dǎo)致被辦的保護(hù)作用失效，導(dǎo)致水汽侵蝕組件，嚴(yán)重影響其絕緣性能，導(dǎo)致漏電、電弧、火災(zāi)等安全隱患，甚至造成人員與財(cái)產(chǎn)損失。
光伏背板關(guān)鍵性能剖析-機(jī)械性能
涂覆背板由于其工藝方式，需要特別關(guān)注其機(jī)械性能;PVDF背板在低溫下有脆化的風(fēng)險(xiǎn)，也需要加強(qiáng)防護(hù)。
背板的機(jī)械性能對光伏組件的效率與壽命產(chǎn)生直接影響，組件失效將造成較大的成本損失;含氟背板中，根據(jù)工藝不同，可以分為復(fù)合型與涂覆型兩類。FEVE涂覆法背板具有較好的耐紫外性能和耐鹽霧性能，但由于所用原料和工藝差異，F(xiàn)EVE涂覆背板性能表現(xiàn)并不統(tǒng)一;FEVE氟涂料替代氟膜，可以靈活調(diào)節(jié)氟含量和厚度，但實(shí)際在市售產(chǎn)品中，出現(xiàn)為控制成本而降低氟含量和嚴(yán)重減薄涂層的產(chǎn)品，直接導(dǎo)致背板的耐候性與機(jī)械性能下降;涂覆法由于是直接將涂料涂覆在基材表面，容易產(chǎn)生針孔，容易產(chǎn)生霉點(diǎn)和起泡。另外極端氣候下耐風(fēng)沙磨和冷熱應(yīng)力表現(xiàn)不一，長期的風(fēng)沙雪雨等可能會逐漸侵蝕涂層的厚度或?qū)е峦繉娱_裂，影響組件性能。實(shí)際案例中也常出現(xiàn)涂層被刮傷、劃破以及大量磨損和孔洞的現(xiàn)象，極大影響光伏組件的運(yùn)行效率和可靠性，也帶來較大的運(yùn)維與替換成本。
含氟背板的耐候性表現(xiàn)均較為突出，但是PVDF薄膜在低溫下具有一定的風(fēng)險(xiǎn);實(shí)驗(yàn)顯示，在-40℃時，一些PVDF薄膜的斷裂伸長率降至20%以下，韌性下降，對應(yīng)力的抗性下降，一些更是降至接近于0，發(fā)生脆化;低溫環(huán)境下，PVDF薄膜在冷熱應(yīng)力和風(fēng)雪載荷等外力作用下，容出現(xiàn)破損與開裂等情況。
光伏背板行業(yè)趨勢分析-需求端
需求端根據(jù)實(shí)際需求，對于雙面組件的需求持增長態(tài)勢，主要包括雙玻組件以及透明背板組件。
雙玻組件近年來滲透率持續(xù)提高，主要因?yàn)槠湫阅軆?yōu)勢配合需求端的轉(zhuǎn)變趨勢;優(yōu)勢主要集中在無機(jī)玻璃的材料性能，體現(xiàn)在耐候性、機(jī)械性能、阻隔性能、可靠性等;同時也包括雙玻組件的結(jié)構(gòu)，雙面透光對于發(fā)電效率具有相當(dāng)?shù)膸椭?，試?yàn)顯示背面轉(zhuǎn)化效率可達(dá)正面的60-90%;需求端，隨著我國光伏發(fā)展與鋪設(shè)重心由西部偏遠(yuǎn)地區(qū)向中部、東部轉(zhuǎn)移，所處環(huán)境相對較為復(fù)雜，特別是陽光房、農(nóng)業(yè)大棚、居民車棚等應(yīng)用場景，且多為分布式。
雙玻組件的優(yōu)勢明顯。雙面組件具備雙面發(fā)電的性能優(yōu)勢，具有相當(dāng)?shù)氖袌鲈鲩L空間，目前具有兩類主流的產(chǎn)品，無機(jī)雙玻組件以及有機(jī)單面透明背板組件;透明背板的優(yōu)勢明顯，包括輕量化、散熱好以及易搬運(yùn)與安裝風(fēng)險(xiǎn)小等，適合應(yīng)用在安裝條件復(fù)雜、人工運(yùn)輸成本較高的特定場景;中國光伏行業(yè)協(xié)會預(yù)測，2025年雙面組件的滲透率或?qū)⑦_(dá)到60%，而透明背板的滲透率將占雙面組件的12%左右, 滲透率增速將加快，且伴隨光伏的整體裝機(jī)量的不斷提高，對于透明背板的需求將持續(xù)釋放;針對市場對背板需求的變化趨勢，透明背板的研發(fā)與生產(chǎn)投入將逐步加大。
行業(yè)展望：
中國“碳中和”大背景下，光伏作為新能源的重點(diǎn)，廣受追捧，政策端給予大力的支持，包括鼓勵性政策、規(guī)范性政策、指導(dǎo)性方針等。截至2021年底，中國光伏發(fā)電并網(wǎng)裝機(jī)容量達(dá)到3.06億千瓦，連續(xù)七年穩(wěn)居全球首位，未來裝機(jī)容量仍將爆發(fā)增速。
光伏背板作為光伏組件的重要部分，隨著光伏產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，背板的產(chǎn)量與市場需求也日益高漲，目前已形成龐大的產(chǎn)業(yè)規(guī)模，進(jìn)入較為成熟行業(yè)階段。隨著供給與需求端不斷配合，逐漸形成最合理的產(chǎn)品分布與商業(yè)模式，助力行業(yè)的健康與可持續(xù)發(fā)展。
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